1、1 2021 年河北省普通高中学业水平选择性考试 物理物理 一、单项选择题：本题共 7 小题，每小题 4 分，共 28 分。在每小题给出的四个 选项中，只有一项是符合题目要求的。 1.银河系中存在大量的铝同位素 26Al。26Al核+衰变的衰变方程为26?碈 26?湘 + 1312 0 ，测得 26Al 核的半衰期为 72 万年。下列说法正确的是 A. 26Al 核的质量等于26Mg 核的质量 B. 26Al 核的中子数大于26Mg 核的中子数 C.将铝同位素 26Al 放置在低温低压的环境中，其半衰期不变 D.银河系中现有的铝同位素 26Mg 将在 144 万年以后全部衰变为26Mg 2.铯
2、原子钟是精确的计时仪器。图 1 中铯原子从 O 点以 100m/s 的初速度在真空 中做平抛运动，到达竖直平面 MN 所用时间为 t1；图 2 中铯原子在真空中从 P 点 做竖直上抛运动，到达最高点 Q 再返回 P 点，整个过程所用时间为 t2。O 点到竖 直平面 MN、P 点到 Q 点的距离均为 0.2m。重力加速度取 g=10m/s2。则 t1：t2为 A.100:1 B.1:100 C.1:200 D.200:1 3.普朗克常量 h=6.62610-34Js，光速为 c，电子质量为 me，则 在国际单位制 下的单位是 A.J/s B.m C.Jm D.m/s 4.“祝融号”火星车登陆火星
3、之前,“天问一号”探测器沿椭圆形的停泊轨道绕火星 飞行,其周期为 2 个火星日。假设某飞船沿圆轨道绕火星飞行,其周期也为 2 个火 星日。己知一个火星日的时长约为一个地球日,火星质量的为地球质量的 0.1 倍, 则该飞船的轨道半径与地球同步卫星的轨道半径的比值约为 A 3 4 31 B. 4 35 C. 2 32 D. 5 5.如图,距离为 d 的两平行金属板 P、Q 之间有一匀强磁场,磁感应强度大小为 1， 束遠度大小为的等离子体垂直于磁场喷入板间。相距为 L 的两光滑平行金属导 轨固定在与导轨平面垂直的匀强磁场中,磁感应强度大小为 2导轨平面与水平面 夹角为,两导轨分别与 P、Q 相连。质
4、量为 m、电阻为 R 的金属棒 ab 垂直导轨 放置，恰好静止。重力加速度为 g,不计导轨电阻、板间电阻和等离子体中的粒子重 力,下列说法正确的是 A导轨处磁场得方向垂直导轨平面向上，= 12 B导轨处磁场得方向垂直导轨平面向下，= 12 C导轨处磁场得方向垂直导轨平面向上，= 12 D导轨处磁场得方向垂直导轨平面向下，= 12 6.一半径为 R 的圆柱体水平固定,横截面如图所示。长度为、不可伸长的轻 细绳,一端固定在圆柱体最高点 P 处,另一端系一个小球,小球位于 P 点右侧同一 水平高度的 Q 点时,绳刚好拉直。将小球从 Q 点由静止释放,当与圆柱体未接触部 分的细绳竖直时,小球的速度大小
5、为(重力加速度为 g，不计空气阻) A(2 + ?)湘侸 B2?湘侸 C2(1 + ?)湘侸 D2湘侸 7.如图，两光滑导轨水平放置在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为 B。 导轨间距最窄处为一狭缝，取狭缝所在处 O 点为坐标原点。狭缝右侧两导轨与 x 轴夹角均为，一电容为 C 的电容器与导轨左端相连。导轨上的金属棒与 x 轴垂 直，在外力 F 作用下从 O 点开始以速度 v 向右匀速运动，忽略所有电阻。下列 说法正确的是 A.通过金属棒的电流为2 2tan B.金属棒到达 0时，电容器极板上的电荷量为0tan C.金属棒运动过程中，电容器的上极板带负电 D.金属棒运动过程中，外力 F 做
6、功的功率恒定 二、多项选择题:本题共 3 小题，每小题 6 分，共 18 分。在每小题给出的四个选 项中， 有两个或两个以上选项符合题目要求。全部选对的得6 分，选对但不全的得3 分， 有选错的得 0 分。 8.如图，发电机的矩形线圈长为 2L、宽为 L，匝数为 N，放置在磁感应强度大小 为 B 的匀强磁场中。理想变压器的原、副线圈匝数分别为?0、?1和?2，两个副线 圈分别接有电阻侸1和侸2.当发电机线圈以角速度匀速转动时，理想电流表读数 为I。不计线圈电阻，下列说法正确的是 A.通过电阻 2 的电流为 1 2 B.电阻 2 两端的电压为 21 1 C. 0 与 1 的比值为2?th 2?
7、1 D.发电机的功率为2?th 2?(?1+?2) 0 9.如图，矩形金属框 MNQP 竖直放置，其中 MN 、PQ 足够长，且 PQ 杆光滑。 一根轻弹簧一端固定在 M 点，另一端连接一个质量为 m 的小球，小球穿过 PQ 杆。金属框绕 MN 轴分别以角速度和匀速转动时，小球均相对 PQ 杆静止。 若，则与以匀速转动相比，以匀速转动时 A.小球的高度一定降低 B.弹簧弹力的大小一定不变 C.小球对杆压力的大小一定变大 D.小球所受合外力的大小一定变大 10.如图，四个电荷量均为 q（q0）的点电荷分别放置于菱形的四个顶点，其坐 标分别为（4l,0） 、 （-4l,0） 、(0,y0)、(0，
8、-y0)，其中 x 轴上的两个点电荷位置固定， y 轴上的两个点电荷可沿 y 轴对称移动（y00） 。下列说法正确的是 A除无穷远之外，菱形外部电场强度处处不为零 B .当 y0取某值时，可使得菱形内部只存在两个电场强度为零的点 C .当 y0=8l 时，将一带负电的的试探电荷由点（4l,5l）移至点（0，-3l） ，静电力 做正功 D .当 y0=4l 时，将一带负电的试探电荷放置在点（l,l）处，其所受到的静电力方 向与 x 轴正方向成 45倾斜向上。 三、非选择题：共 54 分。第 11-14 题为必考题，每个试题考生都必须作答。第 15-16 题为必考题，考生根据要求作答。 （一）必考
9、题：共 42 分。 11 （6 分） 某同学研究小灯泡的伏安特性，实验室提供的器材有：小灯泡（6.3V，0.15A） ， 直流电路（9V） ，滑动变阻器，量程合适的电压表和电流表，开关和导线若干。 设计的电路如图 1 所示。 （ 1 ）按照图 1，完成图 2 中的实物连线。 （ 2 ）按照图 1 连线后，闭合开关，小灯泡闪亮一下后熄灭，观察发现灯丝被烧 断，原因可能是（单项选择，填正确答案标号） 。 A电流表短路 B滑动变阻器的滑片接触不良 C滑动变阻器的初始位置在 b 端 （ 3 ）更换小灯泡后，该同学正确完成了实验操作，将实验数据描点作图，得到 I-U 图像，其中一部分如图 3 所示。根据
10、图像计算出 P 点对应状态下小灯泡的电 阻为 （保留三位有效数字） 。 12.（9 分） 某同学利用图 1 中的实验装置探究机械能变化量与力做功的关系。所用器材 有：一端带滑轮的长木板、轻细绳、50g 的钩码若干、光电门 2 个、数字计时器、 带遮光条的滑块（质量为 200g,其上可放钩码） 、刻度尺。当地重力加速度为 9.80m/s2。实验操作步骤如下： 安装器材，调整量个光电门距离为 50.00cm，轻细绳下段悬挂 4 个钩码，如图 1 所示； 接通电源，释放滑块，分别记录遮光条通过两个光电门的时间，并计算出滑块通 过两个光电门的速度； 保持绳下端悬挂 4 个钩码不变，在滑块上依次增加一个
11、钩码，记录滑块上所载 钩码的数量，重复上述步骤； 完成 5 次测量后，计算出每次实验中滑块及所载钩码的总质量 M、系统（包含 滑块，滑块所载钩码和轻细绳悬挂钩码）总动能的增加量Ek及总机械能的减少 量E，如下表所示： 回答下列问题： （1）实验中轻细绳所悬挂的钩码重力势能的减少量为J（保留三位有效 数字） ； （2）步骤中的表格所缺数据为J； （3）以 M 为模板，E 为纵轴，选择合适的标度，在图 2 中绘出E-M 图像； 13.（11 分） 如图，一滑雪道出 AB 和 BC 两段滑道组成，其中 AB 段倾角为，BC 段水平， AB 段和 BC 段由一小段光滑圆弧连接。一个质量为 2 kg 的
12、背包在滑道顶端 A 处 由静止滑下，若 1s 后质量为 48kg 的滑雪者从顶端以 1.5 m/s 的初速度、3 m/s的 加速度匀加速追赶，恰好在坡底光滑圆弧的水平处追上背包并立即将其拎起。背 包与滑道的动摩擦因数为 = 1 ，重力加速度取 g=10m/s，sin= 7，cos=24，忽 122525 略空气阻力及拎包过程中滑雪者与背包的重心变化。求 （ 1 ）滑道 AB 段的长度; （ 2 ）滑雪者拎起背包时这一瞬间的速度。 14.（16 分） 如图，一对长平行栅极板水平放置，极板外存在方向垂直纸面向外、磁感应强度大 小为 B 的匀强磁场，极板与可调电源相连。正极板上 O 点处的粒子源垂直
13、极板 向上发射速度为、带正电的粒子束，单个粒子的质量为 m、电荷量为 q。一 足够长的挡板 OM 与正极板成 37 。倾斜放置，用于吸收打在其上的粒子。C、 P 是 负极板上的两点，C 点位于 O 点的正上方，P 点处放置一粒子靶（忽略靶的大 小） ，用于接收从上方打入的粒子，CP长度为 L0。忽略栅极的电场边缘效应、粒 子间的相互作用及粒子所受重力。 Sin37o=3。 5 （ 1 ）若粒子经电场一次加速后正好打在 P 点处的粒子靶上，求可调电源电压 Uo的大小。 （ 2 ）调整电压的大小，使粒子不能打在挡板 OM 上，求电压的最小值 Umin （ 3 ）若粒子靶在负极板上的位置 P 点左右
14、可调，则负极板上存在 H、S 两点 （CHCPCS，H、S 两点未在图中标出），对于粒子靶在 HS 区域内的每一 点，当电压从零开始连续缓慢增加时，粒子靶均只能接收到 n（n2）种能量的 粒子，求 CH 和 CS 的长度（假定在每个粒子的整个运动过程中电压恒定）。 15.【选修 3-3】 （12 分） （1）（4 分）两个内壁光滑、完全相同的绝热汽缸 A、B，汽缸内用轻质绝热 活塞封闭完全相同的理想气体，如图 1 所示， 现向活塞上表面缓慢倒入细沙， 若 A 中细沙的质量大于 B 中细沙的质量，重新平衡后，汽缸 A 内气体的内能 （填大于小于或等于)气缸 B 中气体的内能，图 2 为重新平衡后
15、 A、B 汽缸中气体分子速率分布图像.其中曲线 （填图像中曲线标号）表示汽缸 B 中气体分子的速率分布规律。 （ 2 ）某双层玻璃保温杯夹层中有少量空气，温度为 27oC 时，压强为 3.0 103Pa。 （ 3 ）当夹层中空气温度升至 37oC，求此时夹层中空气的压强； ()当保温杯外层出现裂隙，静置足够长时间，求夹层中增加的空气质量与原有 空气质量的比值。设环境温度为 27oC 时，压强为 1.0 105Pa。 16.（1） （2）(8 分)将两块半径均为 R、完全相同的透明半圆柱体 A、B 正对放置，圆 心上下错开一定距离，如图所示。用一束单色光滑半径照射半圆柱体 A，设圆 心处入射角为。当=60时，A 右侧恰好无光线射出;当=30O时，有光线沿 B 的半径射出，射出位置与 A 的圆心相比下移 h。不考虑多次反射。求 （i）半圆柱体对该单色光的折射率; （ii）两个半圆柱体之间的距离 d。
